에테르와 특수 상대성 이론 
정 창 관 (홍콩샹하이은행 부장)
에테르는 과연 존재하는 것일까? 존재 하지 않은 것일까? 만일 존재한다면 어째서 발견 되지 않는 것일까? 그리고, 존재하지 않는다면 그 이유는 무엇일까?
이러한 과학세계의 실패와 혼란 속에서, 바로 누구나 납득할 수 있는 해답이 아인슈타인 박사의 상대성 이론에 의해서 해결 되었다. 이 이론은 모든 반론을 물리쳤을 뿐만 아니라, 에테르의 문제에 직접 관계없는 다른 미해결의 문제까지도 해결해 버렸다. 상대성 이론은 두 개의 주요한 부분으로 구성되어 있다. 1905년에 발표된 특수 상대성 이론과 1916년에 발표된 일반 상대성 이론이다.
특수 상대성 이론은 상호간의 상대속도가 일정(비가속계) 또는 전혀 움직이고 있지 않은(일정속도가 0) 때의 물체 또는 계만을 다룬 것이고, 일반 상대성 이론은 서로 속도를 늘이기도 하는(가속계) 물체 또는 계를 다룬 것이다. 아인슈타인 박사가 상대성 이론을 발표 했을 때, 그 당시의 모든 과학자들 조차도 이 이론을 믿지 않았다. 왜냐하면, 이 이론은 실험 결과에 기인한 것이 아니고, 아인슈타인 박사의 뛰어난 상상력과 통찰력에서 나온 것이기 때문이었다. 하지만, 그 후 계속된 실험과 관찰의 측정 결과는 상대성 이론이 옳다는 것을 증명하고 있다. 우리가 상대성 이론을 직관적으로 이해하기 가장 좋은 방법은 평소에 생각하고 있는 상식을 깨뜨리는 일이다.
아인슈타인 박사의 특수 상대성 이론은 다음 2가지의 원리를
내포하고 있다.
1)절대적인 기중 좌표계는 존재하지 않는다.
2)빛의 속도는 운동 상태에 관계 없이 모든 관측자에 대하여 동일하다.
제 1번의 원리가, 발견되지 않고 있는 에테르의 딜레마에 해답을 주고 있다. 그 해답을 간단히 말하면, 에테르는 발견 되지 않는다는 것이다. 그런데, 특수 상대성 이론은 어떤 점에서도 에테르라는 개념을 사용하고 있지 않다. 또는 그 사용을 필요로 하지 않는다. 그 결과의 어느 것도 에테르와는 아무 관계도 없다.
우리가 기차여행을 할 때, 정거장에서 옆에 지나가는 기차를 보고 있으면, 우리가 탄 기차가 움직이는지 저쪽의 기차가 움직이는지 알 수가 없다. 어떤 정지되어 있는 물체를 발견하고난 후에 어느 기차가 움직이고 있는지를 알 수 있다. 속도를 측정하는 데에는 어떤 움직이지 않는 물체가 없이는 불가능하다.
지구는 그 축을 중심으로 해서 돌고, 또 태양 주위의 궤도를 돈다. 태양과 태양계는 우리가 살고 있는 은하계 안에서 돌고 있다. 그리고, 우리의 은하계는 또 다른 은하계에 대하여 움직이고 있다. 전 우주에 있는 것 전부가 움직이고 있다. 이 우주 안에 정지한 기준점으로 사용할 만한 천체는 존재하지 않는다는 것이다. 우주 공간에 여러분이 홀로 있게 된 때에는 여러분은 여러분이 움직이고 있는지 움직이지 않는지 결코 알 수가 없다. 모든 운동은 상대적인 것이다. 절대 운동이라는 것은 결코 취급 할 수 없다. 다른 무엇에 대한 운동만이 존재한다. 고속도로 위의 시속 100km라는 속도는 지구에 대해서 시속 100km라는 의미다.
에테르는 우주에서 움직이지 않는 유일한 것이므로 절대 운동을 하고 있다는 것이다. 우리가 발견할 수 있는 것은 상대 운동 뿐이므로, 에테르는 발견될 수 없었던 것이다. 옛날에 뉴튼이 지적한 것처럼, 배 안에서 어떤 실험을 하더라도 배가 물위를 달리고 있는지 어떤지를 판정할 수 없는 것과 마찬가지로 지구 위에 있는 우리들이 지구 위에서 어떤 실험을 하더라도 지구가 에테를 속을 통과하는지 어떤지를 알 수가 없다.
아인슈타인 박사는 에테르의 존재에 대한 견해를 완전히 부정하고 있는 것은 아니고, 빛의 움직임이 공간을 움직이는 지구의 운동에 의해서 어떤 영향도 받지 않는다는 것을 많은 실험이 보여준 후에, 에테르는 절대로 발견되지 않는다는 결론에 도달한 것이다. - 끝 -
(* 위의 사진은 www.kkpcr.re.kr/~jeonghy에서 복사했습니다. 감사합니다)
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